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Telegramm 19: Weltraumteleskop Kepler findet erdähnliche Planeten

Seit März 2009 umkreist das NASA-Weltraumteleskop Kepler auf der Suche nach Exoplaneten die Sonne auf einer Bahn, die nur ein wenig von der der Erde abweicht. Das US-amerikanische Weltraumteleskop läuft auf seiner Bahn der Erde immer etwas hinterher, entfernt sich nach und nach von unserem Planeten und kann so unbeeinträchtigt von Sternbedeckungen durch die Erde beobachten. In einem genau definierten Himmelsareal im Sternbild Schwan mit etwa 100.000 Sternen sucht Kepler nach Planetentransits, welche sich in Form einer minimalen Helligkeitsabnahme des betroffenen Sterns bemerkbar machen.

Das US-Weltraumteleskop Kepler sucht in einem festen Ausschnitt des Sternenhimmels im Sternbild Schwan (Cygnus) nach Exoplaneten. Quelle: NASA 

Bei einem Planetentransit schiebt sich der Planet auf seiner Umlaufbahn  zwischenzeitlich vor die Sternscheibe und dunkelt sie ein wenig ab. Bei dem Vorübergang eines jupitergroßen Planeten beispielsweise, beobachtet man eine Helligkeitsabnahme von etwa 1/100 (1%), bei einem erdgroßen Planeten sind es lediglich noch 1/10000 (0,1 Promille).  Aus dem Grad der Helligkeitsabnahme läßt sich also unmittelbar die Größe des Exoplaneten herleiten. Der Zeitraum zwischen zwei Vorübergängen ergibt die Umlaufzeit und damit auch der Abstand des Planeten von seinem Heimatstern. Kennt man außerdem auch noch die Leuchtkraft des Heimatsterns, so können auch begründete Vermutungen über die Oberflächentemperatur des Exoplaneten angestellt werden.

Die entscheidende Voraussetzung für die Beobachtung eines Planetentransits bei einem fremden Stern ist allerdings, daß die Bahnebene des Exoplaneten nicht allzusehr gegen die Sichtlinie geneigt ist. Die Wahrscheinlichkeit für die Beobachtung eines Transits von einem in etwa erdgroßen Planeten liegt bei nur 0,005 (0,5%), erhöht sich aber natürlich mit der Anzahl der beobachteten Sterne. Ein einzelner (vermeintlicher)Planetentransit (Vorübergang des Planeten vor der Sternscheibe)muß noch nichts bedeuten, denn die Helligkeitsabnahme eines Sterns kann auch andere Ursachen haben. Beobachtet man aber einen Transit 2 oder gar 3 mal (in  gleichen zeitlichen Abständen) hintereinander , dann handelt es sich um einen echten Planetenkandidaten. Ab mindestens 4 beobachteten Transits gilt die Entdeckung des Exoplaneten als gesichert. 

Im Januar 2010 wurden die ersten fünf Planetenentdeckungen durch das Weltraumteleskop Kepler bekanntgegeben (vgl. Telegramm 9). Dabei handelte es sich jedoch nicht um erdähnliche Planeten, sondern um Planeten, die am ehesten mit Jupiter oder Neptun in unserem Sonnensystem vergleichbar sind. Die Planeten umkreisen ihren jeweiligen Heimatstern auf sehr engen Bahnen, so daß sie extrem hohe Oberflächentemperaturen aufweisen.

Doch inzwischen wurden anscheinend auch deutlich kleinere Planeten entdeckt.

Auf der diesjährigen TEDglobal-Konferenz in Oxford sprach der  zu dem Wissenschaftlerteam von Kepler gehörende Astrophysiker Dimitar Sasselov (Harvard University) über die Entdeckung von insgesamt über 700 neuen Planetenkandidaten, darunter auch mindestens 140 von der Größenordnung der Erde! Die Neuentdeckungen sind aber noch vorläufig und müssen durch  die Beobachtung weiterer Planetentransits abgesichert werden.

Das Video des Vortrages von Dimitar Sasselov. Quelle YouTube

Da deutet sich ein echter Durchbruch bei der Suche nach Exoplaneten an, denn unter allen bisher entdeckten Planeten sind die meisten Gasplaneten wie Jupiter, Saturn oder Neptun. Nur einige wenige sind sogenannte Supererden mit einer Größe zwischen Erde und Neptun. Die jetzt gefundenen Exoplaneten sind anscheinend die erdähnlichsten, die je gefunden wurden, denn alle haben nur eine Größe zwischen 1 und 2  Durchmessern der Erde. Wegen ihrer geringen Größe kann es sich nur um echte Felsplaneten handeln, aber nicht um Gasriesen oder irgendwelche Zwischenformen.

Statistische Größenverteilung der Exoplaneten vor (Juni 2010)   …

… und nach den neuen Entdeckungen (Juli 2010). Von den 700 bisher entdeckten Planeten gelten 270 als nahezu gesichert. Mehr als die Hälfte davon ähnelt zumindest in der Größe der Erde. Quelle: Vortrag Dimitar Sasselov www.ted.com/

Eine offizielle wissenschaftliche Veröffentlichung mit genaueren Informationen soll in Kürze folgen. Als nächstes wird dann überprüft, ob und wenn ja wieviele der Kandidaten sich in der habitablen Zone ihres Heimatsternes bewegen, also in einer Entfernung, bei der lebensfreundliche Oberflächentemperaturen herrschen könnten. 

Die philosophischen Implikationen der Entdeckung auch im engeren Sinne erdähnlicher Planeten wäre mindestens vergleichbar mit denen der kopernikanischen Revolution (heliozentrisches Weltsystem)!

Jens Christian Heuer

Quellen: TED, Kepler Home Page (http://kepler.nasa.gov/), Wikipedia

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Kategorien:Exoplaneten, Telegramme
  1. 30/07/2010 um 10:21

    Wenn sich die Entdeckung von zahlreichen erdähnlichen Planeten durch Kepler bestätigen würde und wenn man nachgewiesen hat, ob sich diese Planeten in der habitablen Zone ihrer Sonnen bewegen, wäre das ein wichtiger Schritt, um diejenigen zu widerlegen, die aus der Existenz der Erde und des irdischen Lebens ableiten wollen, dass wir einzigartig in unserer Milchstraße sind …

  2. 08/09/2010 um 16:47

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